發布日期：2022-04-17 點擊率：85
【導讀】設計時總會遇見這種要額外的電路來實現均流的功能，讓所有模塊均分負載。，模塊為什么不均流呢？很簡單就是輸出電壓不一致，有人可能要問，我都將電壓調整一致直接并聯可以不？看似很高深，其實很簡單。這里一個高人教你理解4種均流電路，非常通俗易懂。
我們知道當一個模塊無法提供負荷需要的電流的時候，可以采用多個模塊并聯的方式來提供總的負荷，但由于每個模塊的輸出電壓無法完全一致，輸出阻抗特性也會有所區別，簡單的將模塊并聯在一起，并不能保證各模塊輸出電流完全一致，很可能會出現有的模塊全負荷工作。有的模塊卻空載運行的情況，我們知道，模塊空載及滿負荷運行，都不是最佳運行狀態，對于系統的整體壽命也就可想而知了。所以，就需要額外的電路來實現均流的功能，讓所有模塊均分負載。如何實現均流？
其實，模塊為什么不均流原因也很簡單，就是輸出電壓不一致，有人可能要問，我都將電壓調整一致直接并聯可以不？如果你能保證所有模塊輸出電壓完全一致且模塊的阻抗特性也完全一致，那么直接并聯應該是沒有問題的，但是我們能將所有模塊電壓調整的完全一致而且隨著負載的變化，模塊輸出電壓的變化趨勢也一致嗎？大多數情況下，這種情況是無法實現的。那么我們如何實現均流呢？簡單的說，就是通過外加的均流電路，讓模塊輸出電壓一致，電流大的，將電壓調低，電壓小的，將電壓調高，就可以實現均流了，是不是很簡單？
電路示意圖
輸出阻抗法(droop法)
針對這里提出的第一種均流方法——負載阻抗法，我們可以簡單的理解成輸出電流越大，模塊輸出電壓會越低，這樣兩個模塊并聯在一起，原來輸出電壓高的模塊，由于輸出電流的增加，模塊輸出電壓降低，自然就無法輸出更多的電流，那么電流就由其余模塊提供了。具體的電路可以由上面的電路來實現，前級放大電路對輸出電流信號進行放大，然后與反饋信號進行疊加送入電壓環，隨著電流的增加，就可以降低輸出電壓。可別疊加錯了，如果你疊加到基準端，那邏輯就反了，電流越大輸出越高。這種方式隨著電流的增加，輸出電壓是變化的，有時候可能變化比較大，對于有穩壓精度要求的模塊來說，肯定是不合適的。
主從設置法
第二種方法就是需要人為設置一個主模塊，所有模塊以該模塊為參考，輸出電流。這是一個主從設置均流法的工作示意圖。從下圖可以看出，在這種工作方式下用n個單元，其中一個單元(主控單元)工作在電壓源(CV)方式，其余n-1個單元工作于電流源(CC)方式。它實際上是由電壓環(外環)和電流環(內環)構成電流控制型的雙環控制，或說成是電壓控制的電流源。這種均流方式最大的缺點就是，主模塊是我們設計過程中指定的，如果工作過程中主模塊發生問題，那么整套系統將癱瘓。
主從設置均流法
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平均電流法
第三種是平均電流法，我們首先要得到一個平均電流，也就是總負載電流除以模塊總數得到的電流值，各模塊電流與該平均電流比較，如果模塊電流大于平均電流就調低模塊輸出電壓，反之調高模塊輸出電壓，從而實現各模塊輸出電流一致。在平均電流法中，將所有模塊的輸出電流，通過一個電阻接到一起，就可以得到所有模塊輸出電流的平均值，這個點我們稱之為均流母線，如下圖所示：
均流母線
如果V1-V4分別是四臺模塊的輸出電流值，只要R1-R4選值一樣，那么A點電壓值就是(V1+V2+V3+V4)/4，也就是均流母線上的電壓值就是所有模塊輸出電流的平均值。
具體的均流電路圖及參數
我們采用簡單的LM324，就可以實現平均電流均流法，具體的均流電路圖及參數如上，對于圖中電路，VI代表本模塊輸出電流，通過一個1K的電阻引出到均流母線，均流母線上的電壓為所有并聯模塊輸出電流的平均值，對于上圖的原理圖，當模塊單獨工作的時候，均流母線是懸空的，運放輸入是高阻態，所以本模塊電流VI與均流母線上電壓一致，也就是本模塊電流與均流母線電流沒有偏差，整個電路輸出電壓(N104的1腳)為0V。這個時候通過設置R1R2的值，可以得到模塊自身的輸出電壓，當模塊并聯工作的時候，如果本模塊輸出電流小于平均電流，即VI電壓小于均流母線電壓，則經過查分放大及后級放大電路后，在1腳可以得到一個VI與均流母線電壓誤差90倍放大后的電壓值，且輸出電壓為正，這樣就會抬高Vref的電壓值，從而提高模塊輸出電壓，增加模塊輸出電流。如果本模塊輸出電流大于平均電流，就會輸出一個低的電壓，降低基準，從而調低輸出電壓。
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這種均流方式既可以調低電流大的模塊的輸出電壓，也可以調高電流小的模塊的輸出電壓，也即是電壓是雙向跳動的，所以電路的供電部分需要采用雙電源供電。第一次真正模塊均流的產品，就是采用的這種均流方式，并聯模塊數量為12個，系統輸出電壓調節范圍198-286V，系統穩壓精度0.5%，均流精度3%以內。對于模塊而言，均流基本屬于免調試的部分，關鍵的重點是系統的接線，在系統接線中最主要的一點就是模塊輸出的地要在模塊輸出就近位置接到一起，也就是說所有模塊輸出的負之間的阻抗越低越好。另外還要注意一點，如果模塊損壞，損壞模塊的V1會變成低電平，這樣會影響均流母線，從而影響別的模塊的正常工作，所以在正式設計電路的時候，應該注意在每個模塊均流母線需要安裝開關(繼電器、MOS管等都可以)當模塊正常工作的時候，連接均流母線，當模塊故障的時候，切斷模塊與均流母線的連接。
峰值電流法
第四種就是峰值電流法，它就是在所有并聯模塊中，模塊自動選舉產生一位主模塊，其余所有模塊電流向該模塊靠攏，企圖達到主模塊的電流(但永遠卻達不到)。平均電流均流法中，連接到均流母線的電阻換成二極管，就變成了峰值電流均流法，電路圖如圖所示，假設有N個模塊并聯，模塊輸出電流對應的電壓分別為V1V2….Vn,很明顯從圖中可以看到，均流母線上體現的將是模塊輸出電流最大的模塊的電壓Vx(有一個二極管壓降，即使將平均電流均流法中的四個電阻換成四個二極管，很明顯A點電壓將是最高電壓減去一個二極管壓降了)。這個模塊我們稱之為主模塊，從上面電路圖上可以看出，電路會調整所有模塊輸出電流向主模塊對應的電流靠近，但由于均流母線電壓與主模塊電流對應的電壓相差一個二極管壓降，所以從模塊輸出電流永遠是緊跟主模塊，但超不過主模塊。與主從設置法比較，這種均流方式里面的主模塊，是由并聯模塊自己選就產生的，所以這種均流方式，也稱為民主均流模式。當主模塊故障的時候，在其余模塊里會再次選舉產生一個模塊作為主模塊。系統仍可以正常工作。
電路示意圖
可以說平均值均流法無論是在滿載還是輕載情況下，均流精度都可以得到很好的保證，只要V1的值真實的反應了輸出電流的值，那么在20%以下負載下都可以很好的均流，但對于峰值電流均流法，由于二極管的存在，會導致主模塊與從模塊之間的電流存在差異，如果說滿電流情況下對應的電壓值V1為4V，二極管壓降為0.3V,那么主模塊與從模塊之間電流的誤差將會是7.5%的單模塊額定電流值。在輕載情況下，這個誤差就會影響模塊的均流精度。但對于從模塊來說，模塊輸出電流是一致的。下圖為用過幾次的峰值電流均流電路，工作原理基本與3902類似，采用2.5V基準提供一個偏置電壓，拉開主模塊與從模塊之間的差距，-2.5V的電平是為了讓模塊單獨工作是，均流電路輸出高電平，這樣結合后面二極管，均流電路就不起作用了。 需要說明的是，由于偏置是2.5V提供的，所以在額定輸出電流下，電流檢測放大電路的輸出電壓應低于2.5V，也就是前面提到V1。
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